1 引言
眾所周知，對引風機、水泵調速運行節約能源的潛力相當的大。但是，需要指出的是，節能源的潛力的大小不能一概而論，要根據現場的實際工況作具體分析，這才是科學的思維方法。下面就寶鋼第一煉鋼廠og除塵引風機調速節能的潛力進行分析計算。
2 og除塵及引風機基本工況
寶鋼第一煉鋼廠共有3座300噸氧氣頂吹轉爐。寶鋼一期工程(包括1＃、2＃轉爐)于1985年9月建成投產寶鋼一期工程建成后年產鋼水318.5萬噸。3＃轉爐為二期工程建成，建成后，寶鋼的年鋼水產量增加到650萬頓。
每臺轉爐配有一套獨立采用了濕式除塵法的og除塵系統。og系統的主要設備有轉爐排氣處理設備及通風處理設備。先由排氣冷卻裝置(由裙罩、上下煙罩等組成)將轉爐煙氣在未燃燒的狀態下吸入，冷卻到1000℃以下，然后經通風除塵裝置除去灰塵。除塵器采用具有文氏管和彎管脫水器的二級除塵器。引風機為雙吸入式渦輪型。最大容量210×103nm3/h，升壓到1750mmh2o。
在實際生產過程中，引風機已由液力偶合器實現全速和低速(實測約1150rpm)兩檔速度運行，電動機直接起動，全速運行。引風機的入口閥常保持在83％的開度。由熱工自動化儀表系統檢測轉爐裙罩處的煙氣微壓力p，經運算處理，然后將其結果去調整p0擋板的開度，使轉爐裙罩處的煙氣微壓力p始終穩定在3mmh2o左右。吹氧時產生的co含量達60％以上的煙氣在未燃燒的狀態下冷卻除塵，然后送入轉爐煤氣柜回收。而含co不達標的煙氣經除塵后放散。og除塵系統示意圖如圖1所示。圖1中p是轉爐裙罩處的煙氣微壓力檢測點。k0是引風機入口閥，k1、k2是切換閥，當轉爐的煙氣有回收價值時切換閥k1閉合，k2打開，煙氣進入煤氣柜;反之k1打開，k2閉合煙氣被放散。p0是轉爐裙罩處的微壓力調節閥。
3 現場工況調查
為了分析計算改為便利，使計算結果更趨合理，于2002年11月我們對og除塵系統的工況作了更進一步調查，采集了1＃、2＃轉爐在煉鋼過程中的23組參數，整理后例于附表中。
原設計每煉一爐鋼的時間是41min。其中吹氧煉鋼時間18min，非吹氧煉鋼時間23min。
圖1 og系統圖
在使用液力耦合器分兩檔對引風機實現開環調速的同時還用p0擋板對裙罩處的煙氣壓力進行閉環調節，使其壓力保持在＋3mmh2o。
在吹煉時轉爐發生的煙氣量大，引風機高速運行，引風機實測速度在1440～1456rpm之間波動，電動機的電流在135a～189a之間變化，p0擋板的開度在37％～73％之間變化(調節)，引風機進風閥的開度始終保持在83％不變，風量在223×103nm3/h～123×103nm3/h之間變化;非吹煉時轉爐發生的煙氣量小，引風機低速運行。引風機的實際運行速度在1110～1141rpm，引風機進風口閥門的開度亦始終保持在83％不變，電動機電流在108a～110a之間變化，p0擋板的開度在37％～41％之間變化，風量152×103nm3/h～158×103nm3/h。
4 引風機調速節能潛力分析
原設計引風機已經分兩檔速度運行。從引風機調速節能的觀點看，引風機低速運行時已經節約了一部分能量。但是，用風機調速節能的理論進一步分析，卻還有兩部分相當可觀的能量可以通過引風機進一步調速運行節約下來。其一，p0擋板造成的管路阻力增加所消耗的能量。如圖2所示，
圖2 調整風機速度時的特性
系統管路的自然阻力特性曲線為r，引風機在全壓(全速)運行時輸出1.0q(pu)的流量。但是，往往系統不是總需要最大流量1.0q(pu)，而是需要如圖3所示的q2或q3的流量。為了滿足系統流量的要求，因而用人為的增加管路的阻力(本系統是利用p0擋板和引風機入口閥)的辦法來滿足流量(或壓力)要求。當用人工阻力特性曲線為r1或r2時，分別得到流量q1或q2。
其二，液力偶合器本身所消耗的能量。因為液力偶合器的效率很低，其效率與它的輸出轉速成正比，如圖4所示。其能量的損耗相當嚴重，所以液力偶合器極不適應于較低速度范圍內的調速運行。
圖3 調整風機速度時的特性
圖4 液力耦合器效率曲線
圖5 風機速度/流量調整特性
不難看出，在實際運行中液力偶合器沒有按原設計在600~1430rpm范圍內對引風機調速，而是在約1140rpm和1430rpm兩點上調速出發點之所在。根據上述理由筆者認為改液力偶合器調速為交流電動機變頻調，擴大對引風機的調速范圍，取消管路的附加阻力p0擋板和引風機的入口閥(或將它們的開度置于100％)，使管路的阻力特性曲線保持r0。用改變引風機的速度n1、n2、n3……來滿足系統需要的流量q1、q2、q3……使引風機運行在c、b、a……點上。從圖5可以明顯看出，c、b、a點處的縱坐標、橫坐標與縱軸、橫軸圍成的矩形的面積一個比一個小。這說明系統排出氣體的流量越小，所耗的功率越小。
5 引風機調速節能潛力計算
(1) 主要技術數據及計算條件:
l 電動機:pe=3100kw、ue=10kv、ie=210a、ne=1490r/mim、、η=0.96;
l 引風機:pfe=3100kw、nfe=1430r/min、qe=210×103nm3/h、調速范圍600r/mim～1430r/min(原設計)、風壓1750mmh2o(原設計)。
l 計算公式:引風機流量:q∝n，引風機功率:p∝t.n∝n3
l 按每座轉爐每一晝夜煉35爐鋼，每年330天煉鋼計算。
l 煉一爐鋼時間:t0=41分鐘，吹煉時間t1=18min、引風機高速運行;非吹煉時間:t2=23min分鐘、引風機低速運行。
(2) 節能潛力計算
l 計算使用液力偶合器并且p0擋板配合調速時，系統消耗的平均功率以及最大功率。
a) 吹煉時
引風機高速運行在1456r/min、煙氣平均流量
、電動機平均負荷電流:
。此時電動機消耗的平均功率:
吹煉時電動機消耗的最大功率:取表中的第23組數據:
b) 非吹煉時
c) 電動機消耗的平均功率:
(3) 計算直接用變頻器連續調速分別消耗的平均功率:
考慮到p0擋板參與調整時系統已經輸出qmax=230nm3/h的流量，電動機實際消耗的功率是pmax=2812kw。故下面以此基數計算。
l 吹煉時消耗的平均功率:
計算時取變頻器的效率ηb=0.98，
電動機的效率ηd=0.96。
吹煉時的實測的平均煙氣流量:
利用的關系式，計算引風機排出煙氣流量
時應達到的轉速:
計算引風機排出
煙氣時所消耗的平均功率為:
l 非吹煉時消耗的平均功率:
非吹煉時實測排出的平均煙氣流量:
利用n∝q的關系式，計算引風機排出煙氣流量時相應具備的轉速: 
利用p∝n3的關系式，計算引風機排出 煙氣時消耗的平均功率:
(3) 引風機改變頻調速后1年節約的電能和電費:
吹煉時節約的功率:
煉1爐鋼吹煉時節約的電能:
(度)
非吹煉時節約的功率:
δp2=pmax-p2=1622-1022=600(kw)
煉1爐鋼非吹煉時節約的電能:
煉1爐鋼節約的總電能:
δw0=δw1+δw2=277+230=507(度)
1座轉爐1年節約電能:
w1n=507×35×300=532(萬度)
3座轉爐1年節約電能:
w3n=507×35×300×3=1600 (萬度)
3座轉爐1年節約的電費:以寶鋼內部結算價0.21元/度計算rmb3=0.21×1600＝336 (萬元/年);以市價0.50元/度計算rmb4=0.5×1600=800(萬元/年)。
5 結束語
雖然在計算過程中忽略了一些次要因素，如變頻器的自身損耗沒有考慮進去，煙氣流量是按采集數據的平均值考慮的，而采集數據的時間間隔非均等，這些會使計算結果與工況實際之間出現一些誤差。但是，可以斷定這些誤差的影響是可以忽略的。再從二煉鋼og引風機調速運行的實際情況看，可以判定計算結果是可信的。一煉鋼是300t轉爐，采用濕式除塵法;而二煉鋼是250t轉爐，采用干式除塵法。二煉鋼的引風機功率是1650kw，其負荷還不滿。由此，我們認為:對一爐鋼og除塵引風機節能潛力計算的結果是符合實際情況的。
從計算的結果可以看出這是一個相當有經濟效益的改造項目。按照寶鋼內部結算價計算電費，兩年之內就可以收回投資。如果按照市價計算電費。一年之內即可收回投資。有關方面正在考慮這方面的工作。
參考文獻
[1] 滿永奎等. 通用變頻器及其應用[m]. 北京:機械工業出版社.
作者簡介
鐘述文 高級工程師 82年1月畢業于北京鋼鐵學院工業自動化專業，工學學士。70年參加工作，長期從事自動化專業工作。曾參加過就港、本鋼、鞍鋼、首鋼、唐鋼、寶鋼的建設。83年自部隊轉業進寶鋼且一直從事本專業的技術工作。
：鞏經理
：13915946763
：南京塞姆泵業有限公司
